Gruppi di continuità UPS

Gruppi di continuità UPS
Gruppi di continuità UPS
Pubblicato il: 24/01/2005
Aggiornato al: 24/01/2005
di Massimo Barezzi
I gruppi di continuità UPS (Uninterruptible Power Supply) sono delle apparecchiature molto importanti,
ma per il momento non ancora utilizzate in modo diffuso.
I vari fenomeni che avvengono durante il trasporto, la trasformazione e la distribuzione creano disturbi
molto dannosi per le apparecchiature elettroniche, in particolare per i computer e le relative periferiche.
1. Generalità
La funzione principale degli UPS è quella di garantire l’alimentazione elettrica nel caso venga a mancare
l’alimentazione da parte delle rete elettrica, in modo da consentire all’operatore di chiudere e salvare i file aperti,
arrestare il PC e le relative periferiche.
Gli UPS consentono inoltre di filtrare i disturbi provenienti dalla rete elettrica. L’energia elettrica immessa nella
rete di distribuzione ha caratteristiche di tensione, forma d’onda e frequenza ben definite e variabili entro limiti
piuttosto ristretti, ma la situazione dell’alimentazione in arrivo alle utenze è diversa.
I vari fenomeni che avvengono durante il trasporto, la trasformazione e la distribuzione creano infatti diverse
perturbazioni. Questi disturbi sono spesso ininfluenti nelle applicazioni dove sono impiegate apparecchiature
elettromeccaniche, ma molto dannosi per le apparecchiature elettroniche, in particolare per i computer e le relative
periferiche. Le alterazioni possono essere suddivise in:
•
•
•
•
•
variazioni di tensione;
transitori o sovratensioni impulsive (spike);
disturbi in alta frequenza;
microinterruzioni (brown-out) e interruzioni prolungate (blackout);
distorsioni armoniche.
1
Le informazioni contenute nel presente documento sono tutelati dal diritto d’autore e possono essere usati solo in conformità alle norme vigenti. In particolare Voltimum Italia s.r.l. a socio Unico
si riserva tutti i diritti sulla scheda e su tutti i relativi contenuti.
Il materiale e i contenuti presentati nel sono stati attentamente vagliati e analizzati, e sono stati elaborati con la massima cura. In ogni caso errori, inesattezze e omissioni sono possibili.
Voltimum Italia s.r.l. a socio Unico declina qualsiasi responsabilità per errori ed omissioni eventualmente presenti nel sito.
Gruppi di continuità UPS
2. Variazioni di tensione
Le compagnie elettriche dichiarano di fornire alle utenze, in seguito ad un accordo in sede CEE, una tensione
nominale di 230 V (10%). Qualunque apparecchiatura elettrica o elettronica deve perciò essere progettata per poter
funzionare correttamente con un’alimentazione compresa tra i 200 V e 254 V circa.
Nella distribuzione, a causa di sovraccarichi, la tensione può scendere fino a valori di 190-180 V. Il problema è
particolarmente sentito in impianti vecchi e sottodimensionati rispetto alle maggiori richieste di energia attuali, sia a
livello di edificio che a livello di distribuzione locale in bassa tensione, nei quartieri vecchi, nelle zone periferiche o di
campagna. L’abbassamento di tensione dovuto a picchi di carico può essere di durata variabile da pochi secondi,
nel caso di sovraccarichi generati dall’avviamento di grossi motori elettrici, lampade a scarica, saldatrici, fino a
decine di minuti od ore nel caso di sovraccarichi causati da carichi costanti.
In questi casi si può verificare il malfunzionamento o lo spegnimento del computer o più in generale di qualunque
apparecchiatura elettrica o elettronica. In alcuni casi si può verificare la situazione opposta, cioè che la tensione
superi il valore massimo di 250 V, ad esempio di notte e in particolare nelle zone industriali. Questa situazione può
causare guasti dovuti al surriscaldamento nei componenti degli alimentatori o l’intervento di dispositivi di
protezione contro le sovratensioni, con il conseguente blocco totale del funzionamento.
2
Le informazioni contenute nel presente documento sono tutelati dal diritto d’autore e possono essere usati solo in conformità alle norme vigenti. In particolare Voltimum Italia s.r.l. a socio Unico
si riserva tutti i diritti sulla scheda e su tutti i relativi contenuti.
Il materiale e i contenuti presentati nel sono stati attentamente vagliati e analizzati, e sono stati elaborati con la massima cura. In ogni caso errori, inesattezze e omissioni sono possibili.
Voltimum Italia s.r.l. a socio Unico declina qualsiasi responsabilità per errori ed omissioni eventualmente presenti nel sito.
Gruppi di continuità UPS
3. Transitori o sovratensioni impulsive (spike)
Sono disturbi caratterizzati da un valore di tensione di varie centinaia
di volt (fino ad alcune migliaia di volt) e una durata di pochi
microsecondi. È l’interferenza più insidiosa e una delle principali cause
di guasti e disservizi per un PC o un’apparecchiatura elettronica.
Questi disturbi sono causati non solo da scariche atmosferiche vicine o
su elettrodotti, ma soprattutto dall’apertura di interruttori che controllano
carichi quali compressori di frigoriferi, fotocopiatrici, condizionatori d’aria,
grossi motori elettrici, gru, carri ponte, impianti di illuminazione con
lampade a scarica come ad esempio le comuni lampade fluorescenti, in
genere quindi qualunque circuito dotato di una certa induttanza.
Aprendo questi circuiti sui contatti dell’interruttore si genera un arco
elettrico, una scintilla (a volte si può vederla nell’interruttore quando si
spegne una lampada fluorescente). Questo arco si innesca perché, se si
interrompe la corrente che sta circolando in un carico induttivo, viene
generata una tensione che può raggiungere alcune migliaia di volt ai capi
dei contatti. L’evento è molto breve poiché si spegne al primo passaggio
per lo zero della corrente alternata, ma non rimane localizzato ai capi dei
contatti.
Fig.1: a)variazioni di tensione b)picchi di
tensione (spike)
Il disturbo da sovratensione si propaga poi lungo i conduttori elettrici, in
funzione della capacità e induttanza distribuita dalla linea, e può
raggiungere vari tipi di apparecchi utilizzatori. La frequenza di tali eventi è perciò assai variabile, da zona a zona, da
presa elettrica a presa elettrica, ma sempre assai maggiore di quanto non si pensi; inoltre solo apparecchiature
sofisticate e costose sono in grado di rilevare e valutare eventi di così breve durata. Questi disturbi possono
modificare dati e programmi causando un arresto del funzionamento del calcolatore e solo un reset generale (con la
conseguente perdita di tutto il lavoro fatto e non ancora salvato) è in grado di sbloccarlo.
I transitori costituiscono un pericolo anche per la trasmissione dati, nelle linee telefoniche, nei collegamenti seriali
con cavi e nei collegamenti in rete fra PC molto distanti gli uni dagli altri o che passano all’esterno di edifici; in alcuni
casi questi disturbi possono causare danni irreversibili all’hardware.
3
Le informazioni contenute nel presente documento sono tutelati dal diritto d’autore e possono essere usati solo in conformità alle norme vigenti. In particolare Voltimum Italia s.r.l. a socio Unico
si riserva tutti i diritti sulla scheda e su tutti i relativi contenuti.
Il materiale e i contenuti presentati nel sono stati attentamente vagliati e analizzati, e sono stati elaborati con la massima cura. In ogni caso errori, inesattezze e omissioni sono possibili.
Voltimum Italia s.r.l. a socio Unico declina qualsiasi responsabilità per errori ed omissioni eventualmente presenti nel sito.
Gruppi di continuità UPS
4. Disturbi in alta frequenza (HF Noise)
Sono disturbi molto comuni e, anche in questo caso,
rilevabili solo con particolari strumenti di misura.
Vengono causati principalmente da alcuni utilizzatori
come lo scintillio delle spazzole di un qualunque
motore a collettore (es. trapani elettrici), un
alimentatore elettronico di una certa potenza, un
regolatore di velocità per motori elettrici.
Questi disturbi vengono trasmessi facilmente lungo i
conduttori di linea, specie nella gamma di frequenza
fra i 150 kHz e i 30 MHz. Fortunatamente, salvo rari
casi, l’intensità dei disturbi non è molto elevata (poche
decine di volt) e la propagazione è limitata. In caso di PC
alimentati da linee rumorose si possono verificare
malfunzionamenti quali errori nel trasferimento dei dati
fra le periferiche, errori di registrazione di dati su disco e
di elaborazione dati.
Fig.2: Numero e valori di picco di transitori in un anno
(Reges Landis & Gyr, Zurigo)
4
Le informazioni contenute nel presente documento sono tutelati dal diritto d’autore e possono essere usati solo in conformità alle norme vigenti. In particolare Voltimum Italia s.r.l. a socio Unico
si riserva tutti i diritti sulla scheda e su tutti i relativi contenuti.
Il materiale e i contenuti presentati nel sono stati attentamente vagliati e analizzati, e sono stati elaborati con la massima cura. In ogni caso errori, inesattezze e omissioni sono possibili.
Voltimum Italia s.r.l. a socio Unico declina qualsiasi responsabilità per errori ed omissioni eventualmente presenti nel sito.
Gruppi di continuità UPS
5. Interruzioni micro (brown out) e prolungate (blackout)
La mancanza di tensione può avvenire in due modi, rispettivamente
con una microinterruzione (da pochi ad alcune decine di millisecondi)
oppure una mancanza prolungata nella rete di alimentazione. Di solito
gli alimentatori presenti in quasi tutte le apparecchiature elettroniche
compensano interruzioni di alcuni millisecondi ma, se la mancanza è
superiore, si verificano perdite di dati, guasti e blocchi
dell’apparecchiatura.
Sono i casi più frequenti ed immediatamente visibili di un’anomalia
dell’alimentazione
elettrica:
infatti
lo
spegnimento
causato
dall’improvvisa mancanza di alimentazione è particolarmente
dannoso in un sistema informatico, in quanto non solo tutte le
elaborazioni in corso vengono annullate, ma anche tutti i dati presenti
nelle memorie volatili (memoria RAM) sono persi irrimediabilmente.
Il problema è particolarmente grave nei sistemi dotati di gran di
capacità di memoria RAM, tipicamente usati nella grafica
computerizzata e nei PC collegati in rete locale (LAN). Nei casi più
sfortunati si possono verificare perdite di dati già registrati sui dischi
rigidi, in particolare se il computer è in fase di accesso al disco nel
momento del black-out.
Vale la pena ricordare che, sebbene a volte i black-out siano causati
dall’intervento di apparecchiature di protezione o da guasti sulla rete
elettrica, in molti casi è l’intervento dell’interruttore automatico
(magnetotermico o magnetotermico- differenziale) posto a protezione
dell’impianto elettrico dell’ufficio o dell’abitazione a determinare la
mancanza di alimentazione (basti pensare ad un sovraccarico dovuto
all’alimentazione di una stufetta o di un condizionatore).
Nel caso il guasto sia locale l’autonomia richiesta ad un sistema di
soccorso, nella maggior parte dei casi, può essere limitata a circa 5
minuti, più che sufficienti per ripristinare l’alimentazione; nel caso di
black-out causato da un guasto in rete, per ripristinare l’alimentazione
possono essere necessari dai 10 ai 20 minuti, mentre in caso di gravi
eventi, come calamità naturali, l’interruzione può durare ore.
Fig.3: a) Disturbi ad alta frequenza - b)
Mancanza di tensione - c) Distorsioni
armoniche (IREM)
5
Le informazioni contenute nel presente documento sono tutelati dal diritto d’autore e possono essere usati solo in conformità alle norme vigenti. In particolare Voltimum Italia s.r.l. a socio Unico
si riserva tutti i diritti sulla scheda e su tutti i relativi contenuti.
Il materiale e i contenuti presentati nel sono stati attentamente vagliati e analizzati, e sono stati elaborati con la massima cura. In ogni caso errori, inesattezze e omissioni sono possibili.
Voltimum Italia s.r.l. a socio Unico declina qualsiasi responsabilità per errori ed omissioni eventualmente presenti nel sito.
Gruppi di continuità UPS
6. Distorsioni armoniche
Sono un nuovo tipo di anomalia delle reti
elettriche (aumento delle perdite), provocate dal
sempre maggiore utilizzo di apparati elettrici con
un
assorbimento
non
lineare,
come
raddrizzatori,
variatori
di
velocità
e
azionamenti per motori elettrici. Tale difetto
può provocare forti sovraccarichi sulle linee e
sui
trasformatori,
danneggiamenti
ai
condensatori, errate segnalazioni degli strumenti
di misura ed, in generale, un cattivo
funzionamento di qualsiasi apparecchiatura
elettronica.
Una recente indagine commissionata dalla ditta
IBM ha indicato che l’80% dei danni subiti dai
sistemi informatici è dovuto a problemi legati
all’alimentazione
elettrica.
I
danni
statisticamente più frequenti sono la rottura del
disco rigido, il danneggiamento della scheda
madre o delle schede installate e infine la rottura
dell’alimentatore del PC.
A questi guasti hardware occorre poi
aggiungere il reinserimento dei dati persi nel PC.
In base ai risultati di questa indagine è emerso
che in molti casi è più economico installare un
UPS che riparare i guasti hardware e software
del PC.
Figura 4 a) Il primo diagramma a torta a sinistra mostra i danni subiti da un
computer: si noti in particolare che l’80% dei danni è dovuto ai disturbi
elettrici; nel secondo diagramma viene mostrata la tipologia dei disturbi
elettrici
b) Danni causati ai PC dai disturbi elettrici: i danni maggiori sono
localizzati nella perdita di dati nella memoria RAM
6
Le informazioni contenute nel presente documento sono tutelati dal diritto d’autore e possono essere usati solo in conformità alle norme vigenti. In particolare Voltimum Italia s.r.l. a socio Unico
si riserva tutti i diritti sulla scheda e su tutti i relativi contenuti.
Il materiale e i contenuti presentati nel sono stati attentamente vagliati e analizzati, e sono stati elaborati con la massima cura. In ogni caso errori, inesattezze e omissioni sono possibili.
Voltimum Italia s.r.l. a socio Unico declina qualsiasi responsabilità per errori ed omissioni eventualmente presenti nel sito.
Gruppi di continuità UPS
7. Le difese
I vari problemi citati precedentemente possono essere affrontati, ad un costo e con prestazioni crescenti, con tre tipi
di protezioni:
1. filtri di rete o di alimentazione e filtri linee dati;
2. stabilizzatori;
3. gruppi di continuità UPS.
I filtri di rete o di alimentazione sono le protezioni più semplici
ed economiche: tutti i PC dovrebbero esserne dotati per
bloccare i disturbi in alta frequenza ed i transitori provenienti
dalla linea di alimentazione.
Questi dispositivi, affinché siano efficaci, devono prevedere un
filtro in grado di attenuare i disturbi in alta frequenza e uno
scaricatore che serve per bloccare, scaricandole all’interno
dell’apparecchio, le sovratensioni impulsive provenienti dalla rete
di alimentazione. Per garantire la piena protezione è necessario
che il filtro di rete sia collegato a terra.
La protezione tramite scaricatori è efficace solo se questi sono
del tipo MOV (Metal Oxide Varistor). Sono dispositivi a
semiconduttori che, a tensione nominale, si comportano come
dei circuiti aperti, ma che possono, al di sopra di una certa
tensione critica, trasformarsi in corto circuiti in un tempo
brevissimo, pochi nanosecondi, bloccando così la crescita della
tensione.
Figura 5
Esempio di presa multipla PT Plus (OVA), con quattro
prese inclinate di 45°, particolare che consente
facilmente l’utilizzo di tutte le prese. È dotata di un
dispositivo MOV che impedisce alle sovratensioni di
origine atmosferica di raggiungere le apparecchiature
elettroniche.
Nella parte superiore è presente un interruttore/spia (a
sinistra) che consente di alimentare il PC e le relative
periferiche segnalando contemporaneamente che le
prese sono collegate alla rete di alimentazione.
Questa presa multipla si distingue per la presenza di
un protettore amperometrico che la protegge dal
rischio di surriscaldamento derivante da un eccessivo
prelievo di potenza.
Spesso
l’intervento
della
protezione fa anche saltare il
fusibile del filtro, in modo da
proteggere anche i MOV dal danno
provocato dal surriscaldamento
causato dall’elevata corrente di
corto circuito.
Gli scaricatori a scarica nei gas,
una volta usati comunemente in
telefonia, da soli non sono
efficaci: anche se più robusti dei
MOV, in grado cioè di assorbire più
energia, gli scaricatori a gas sono
troppo lenti nell’innesco (decine di
microsecondi) e quindi l’energia
sfuggita prima del loro intervento,
anche se limitata, non è in grado di
danneggiare
le
vecchie
apparecchiature
telefoniche
elettromeccaniche, ma è sufficiente
a creare problemi o danni a quelle a
semiconduttori. Sono infatti proprio
le
limitate
dimensioni
dei
componenti elettronici, sempre più
piccoli grazie alla miniaturizzazione
ogni giorno più spinta, a renderli
Fig.6:le tre tipologie: standby (a), Line Interactive (b), Doppia conversione (c)
molto
vulnerabili.
Dispositivi
analoghi sono disponibili per le varie linee usate per la trasmissione dei dati. Le soglie di intervento per le
sovratensioni sono in questo caso più basse che nei filtri di rete, in modo da proteggere efficacemente i circuiti di
segnale operanti in bassa tensione.
7
Le informazioni contenute nel presente documento sono tutelati dal diritto d’autore e possono essere usati solo in conformità alle norme vigenti. In particolare Voltimum Italia s.r.l. a socio Unico
si riserva tutti i diritti sulla scheda e su tutti i relativi contenuti.
Il materiale e i contenuti presentati nel sono stati attentamente vagliati e analizzati, e sono stati elaborati con la massima cura. In ogni caso errori, inesattezze e omissioni sono possibili.
Voltimum Italia s.r.l. a socio Unico declina qualsiasi responsabilità per errori ed omissioni eventualmente presenti nel sito.
Gruppi di continuità UPS
Quando si usano filtri sia sulla rete che su di una linea dati, è buona norma garantire il collegamento equipotenziale
sulla messa a terra, cioè le messe a terra dei due dispositivi vanno prima collegate tra loro e poi al circuito di terra
dell’impianto.
Questo è necessario perché nel caso di intervento di uno dei due dispositivi, che scarica verso terra, non si crei una
differenza di tensione fra la terra del circuito di segnale e quella di alimentazione. Ambedue le terre sono collegate al
PC e valori diversi di esse in parti diverse del circuito possono essere comunque sufficienti a provocare
malfunzionamenti e danni (per l’installazione le apparecchiature elettroniche, secondo le Norme CEI 64- 8, con
correnti di dispersione maggiori di 10 mA devono essere collegate a terra nei seguenti modi alternativi:
1. un cavo unipolare con una sezione maggiore di 10 mm2;
2. due cavi in parallelo con sezione maggiore di 4 mm2;
3. anima di cavo multipolare con una sezione maggiore di 2.5 mm2; purché il cavo abbia una sezione
complessiva maggiore di 10 mm2;
4. due cavi in parallelo con sezione maggiore di 2.5 mm2 se protetti da componenti metallici).
Gli stabilizzatori di tensione consentono, con tecnologie collaudate da decenni di utilizzo, di alimentare un carico
con una tensione stabilizzata di circa il ±5% rispetto ad una variazione della tensione di rete del ± 20%.
Alcuni stabilizzatori, denominati condizionatori di rete, prevedono la presenza di un filtro di rete al fine di proteggere
il carico non solo dalle fluttuazioni lente di tensione, ma anche dai vari disturbi in alta frequenza. Attualmente sono
disponibili degli stabilizzatori elettronici particolarmente semplici ed affidabili.
Il gruppo di continuità UPS è in grado di fornire autonomamente alle apparecchiature ad esso collegate, mediante
batterie, l’energia elettrica necessaria per garantire la prosecuzione del funzionamento quando si verifica un blackout;
le batterie vengono mantenute cariche durante il normale funzionamento e utilizzate quando viene a mancare
l’energia proveniente dalla rete.
In pratica, un gruppo di continuità è un dispositivo che viene collegato tra la rete di alimentazione e le
apparecchiature che si vogliono proteggere dai disturbi elettrici e dai black-out; i modelli più recenti e comunque
quelli di maggior pregio sono normalmente monitorati da un software di gestione per mezzo di un PC collegato
mediante, ad esempio, una comune interfaccia RS-232C.
La pre-norma europea ENV 50091-3 prevede tre categorie di gruppi di continuità UPS:
1. con funzionamento a doppia conversione con e senza bypass;
2. con funzionamento interattivo (Line Interactive);
3. con funzionamento passivo di riserva (stand by).
Nel primo tipo, durante il normale funzionamento, il carico viene alimentato a ciclo continuo dalla combinazione
convertitore/invertitore con una struttura a doppia conversione: in pratica la corrente alternata viene convertita in
corrente continua, la quale a sua volta viene di nuovo convertita in corrente alternata (AC → DC → AC); le batterie,
se necessario, vengono ricaricate. Così facendo il carico è completamente isolato dalla rete elettrica e viene fornita
all’utenza un’energia elettrica, sempre rigenerata, ideale per l’alimentazione di un PC, che garantisce, generalmente
ad un costo maggiore, la massima protezione contro tutti i disturbi precedentemente citati.
Qualora la tensione di ingresso dell’UPS dovesse uscire dalle tolleranze ammesse, il carico viene alimentato
prelevando l’energia dalle batterie, con un tempo di intervento nullo in caso di black-out o di grandi variazioni di
tensione.
8
Le informazioni contenute nel presente documento sono tutelati dal diritto d’autore e possono essere usati solo in conformità alle norme vigenti. In particolare Voltimum Italia s.r.l. a socio Unico
si riserva tutti i diritti sulla scheda e su tutti i relativi contenuti.
Il materiale e i contenuti presentati nel sono stati attentamente vagliati e analizzati, e sono stati elaborati con la massima cura. In ogni caso errori, inesattezze e omissioni sono possibili.
Voltimum Italia s.r.l. a socio Unico declina qualsiasi responsabilità per errori ed omissioni eventualmente presenti nel sito.
Gruppi di continuità UPS
8. La doppia conversione
I gruppi di continuità a doppia conversione, particolarmente indicati per reti aziendali, grandi installazioni e per
l’alimentazione di carichi in zone critiche, possono essere dotati di un bypass che, in caso di guasto o di grosso
sovraccarico, determina il collegamento delle utenze direttamente alla rete elettrica dell’UPS, consentendo così una
maggiore affidabilità e un risparmio economico. Non sarà quindi necessario dimensionare il gruppo di continuità in
base ai sovraccarichi che si verificano durante l’accensione di un monitor, di un computer o altro e che, in alcuni casi,
possono raggiungere valori di circa 10 volte superiori al valore medio.
9
Le informazioni contenute nel presente documento sono tutelati dal diritto d’autore e possono essere usati solo in conformità alle norme vigenti. In particolare Voltimum Italia s.r.l. a socio Unico
si riserva tutti i diritti sulla scheda e su tutti i relativi contenuti.
Il materiale e i contenuti presentati nel sono stati attentamente vagliati e analizzati, e sono stati elaborati con la massima cura. In ogni caso errori, inesattezze e omissioni sono possibili.
Voltimum Italia s.r.l. a socio Unico declina qualsiasi responsabilità per errori ed omissioni eventualmente presenti nel sito.
Gruppi di continuità UPS
9. Gli interattivi
Nel caso degli UPS con funzionamento interattivo, durante il normale funzionamento l’utenza viene alimentata da
una tensione stabilizzata grazie all’intervento in parallelo dell’inverter (converte la tensione continua fornita dalle
batterie in tensione alternata); anche in questo caso, se necessario, le batterie vengono ricaricate.
Da notare che la frequenza di uscita dipende in questo caso da quella di ingresso. Quando la tensione di ingresso
esce dalle tolleranze ammesse, il carico viene alimentato dall’inverter che preleva l’energia dalle batterie,
trasformando la corrente continua delle batterie in corrente alternata necessaria per alimentare le utenze.
Questo tipo di UPS richiede un’impedenza tra l’ingresso della rete e l’uscita e non è possibile eliminare
completamente i disturbi elettrici e stabilizzare la frequenza, in quanto esiste un collegamento diretto tra
ingresso ed uscita dell’apparecchiatura. Anche in questo caso possono essere dotati di by-pass per gli stessi
motivi indicati per il precedente tipo. Non sono consigliati per sistemi computerizzati di particolare importanza e per
lavorare nelle zone critiche.
Tabella 1 - Confronto fra i diversi tipi di UPS disponibili sul mercato secondo la normativa
ENV 50091-3
Doppia conversione (UPS
CI/CIB)
Nome
commerciale
On-line a norma ENV 50091-3.
Rigenerano costantemente tutta
l’energia in ingresso. Non hanno un
tempo di intervento. Possono essere
Funzionamento
dotati di by-pass.
Vantaggi
Difetti
Sistemi professionali, zone critiche.
Stand-By (UPS PSO)
On-line non a norma ENV 50091-3.
Off-line, line-interactive non a norma
ENV50091-3.
Stabilizzano la tensione di rete grazie al
collegamento in parallelo dell’inverter.
Forniscono energia dalle batterie
interne senza tempo d’intervento.
Possono essere dotati di by-pass.
Prevedono il collegamento diretto tra la
rete e l’utenza. Stabilizzano la tensione
di rete se dotati di stabilizzatori.
Intervengono, con un ritardo di 2÷10
ms, fornendo energia proveniente dalle
batterie interne.
Hanno prezzi contenuti ed
un’elettronica semplice.
Totale eliminazione dei disturbi elettrici. Forniscono una buona stabilizzazione
Forniscono energia ideale alle utenze
della tensione senza interruzione.
senza alcuna interruzione.
Sono costosi in quanto utilizzano
un’elettronica sofisticata. Vita delle
batterie più breve.
Applicazioni
Line-interactive (UPS LI/LIB)
Durante il funzionamento normale la
frequenza in uscita dipende dalla
frequenza in ingresso. Il collegamento
diretto alla rete di alimentazione
dell'utenza non consente l'eliminazione
totale dei disturbi elettrici. Sono costosi
anche se garantiscono un livello di
protezione solo del 75%.
PC, reti.
Durante il funzionamento normale
dell'alimentazione in uscita dipende
fortemente da quella in ingresso. Il
collegamento diretto rete-utenza non
consente l'eliminazione totale dei
disturbi elettrici. Garantiscono un livello
di protezione solo del 70÷75%.
PC, reti.
10
Le informazioni contenute nel presente documento sono tutelati dal diritto d’autore e possono essere usati solo in conformità alle norme vigenti. In particolare Voltimum Italia s.r.l. a socio Unico
si riserva tutti i diritti sulla scheda e su tutti i relativi contenuti.
Il materiale e i contenuti presentati nel sono stati attentamente vagliati e analizzati, e sono stati elaborati con la massima cura. In ogni caso errori, inesattezze e omissioni sono possibili.
Voltimum Italia s.r.l. a socio Unico declina qualsiasi responsabilità per errori ed omissioni eventualmente presenti nel sito.
Gruppi di continuità UPS
10. Passivo di riserva
Con
l’ultimo
tipo,
che
prevede
il
funzionamento passivo di riserva stand-by,
in condizioni normali di lavoro l’utente è
alimentato direttamente dalla rete elettrica.
Durante questa fase gli UPS provvedono
esclusivamente ad un filtraggio della
tensione, al fine di eliminare o comunque
ridurre i disturbi in alta frequenza, e, se è
presente uno stabilizzatore, ad una parziale
stabilizzazione della tensione e ovviamente
all’eventuale ricarica delle batterie.
Un circuito elettronico con un tempo di
intervento compreso tra 2 ms e 10 ms,
quando ci sono delle variazioni di tensione
che escono dalle tolleranze ammesse, fa
entrare in funzione il sistema che fornisce
energia dalle batterie all’utenza tramite
l’inverter. In questo caso il collegamento
diretto rete- utenza non consente di eliminare i
disturbi elettrici ed in particolare i picchi di
tensione, le microinterruzioni e i disturbi ad
alta frequenza.
È una soluzione economica da utilizzare in
zone con un’alimentazione non critica, dove è
necessario
prevalentemente
una
stabilizzazione della tensione, ma è
sconsigliata per sistemi computerizzati di
particolare importanza.
Figura 7
a) Esempi di UPS con tecnologia on-line a doppia
conversione serie XANTO S 1000 VA (a destra), 3000
VA (a sinistra), 6000 VA (al centro); da notare in
basso a destra il CD-Rom contenente il software per
il monitoraggio e la gestione del gruppo di
continuità per mezzo di un PC mediante l'interfaccia
seriale RS-232C (controllo, memorizzazione e
stampa anche con rappresentazioni di tipo grafico
dei dati relativi al carico collegato, alla capacità,
tensione e autonomia in caso di black-out delle
batterie, alla temperatura interna dell'UPS, alla
tensione e frequenza di rete);
b) pannello di controllo con pulsanti di comando e
diodi LED di segnalazione (on-line)
11
Le informazioni contenute nel presente documento sono tutelati dal diritto d’autore e possono essere usati solo in conformità alle norme vigenti. In particolare Voltimum Italia s.r.l. a socio Unico
si riserva tutti i diritti sulla scheda e su tutti i relativi contenuti.
Il materiale e i contenuti presentati nel sono stati attentamente vagliati e analizzati, e sono stati elaborati con la massima cura. In ogni caso errori, inesattezze e omissioni sono possibili.
Voltimum Italia s.r.l. a socio Unico declina qualsiasi responsabilità per errori ed omissioni eventualmente presenti nel sito.
Gruppi di continuità UPS
11. Dimensionamento elettrico
Per dimensionare dal punto di vista elettrico un gruppo di continuità occorre considerare tra i vari parametri, oltre
al tipo di alimentazione trifase o monofase, la potenza apparente S espressa in VA o in kVA oppure la potenza attiva
espressa in W o in kW come indicato dalla normativa europea ENV 50091-3. La potenza apparente nominale di un
UPS non deve essere inferiore alla somma delle potenze apparenti delle apparecchiature collegate;
analogamente la potenza nominale attiva di un UPS deve essere superiore alla potenza attiva P totale dei carichi, con
un margine non inferiore al 30% in previsione di eventuali espansioni future.
Da notare che la potenza attiva P = S • FP, dove FP è il fattore di potenza (cosφ). Il valore di P o FP dei carichi
generalmente non è indicato, pertanto una corretta scelta dell’UPS richiede una accurata misura della potenza
assorbita. L’esperienza dimostra che il carico tipico di un PC è associato ad un FP compreso tra 0,65 e 0,8. Nella
definizione della potenza nominale dell’UPS vengono talvolta indicati valori come potenza informatica, potenza
switching, potenza effettiva, potenza a particolari condizioni di temperatura, ecc. Tali valori non hanno alcuna
relazione con la potenza apparente e la potenza attiva, pertanto non devono essere utilizzati per il dimensionamento
dell’UPS.
È necessario verificare se l’UPS è soggetto a sovraccarichi (correnti di spunto di monitor, PC, ecc.) e se è in grado
di sostenerli. Qualora così non fosse, è possibile scegliere un UPS di taglia superiore oppure accettare che, in
presenza di un sovraccarico, l’utenza venga automaticamente alimentata dalla rete per il tempo necessario alla fase
transitoria
per
mezzo
del
commutatore
automatico
(by-pass,
se
presente).
Il problema può essere evitato effettuando, se possibile, in modo progressivo gli avviamenti delle utenze. Di
particolare importanza per la scelta di un UPS è l’autonomia legata al tipo di batterie utilizzate. Le batterie sono
normalmente fornite in dotazione con l’UPS e possono essere collocate nello stesso contenitore che ospita i circuiti
elettrici ed elettronici: in questo caso il costruttore garantisce l’autonomia fornita dall’UPS specificando la potenza
apparente del carico e il fattore di potenza.
Le batterie fornite con l’UPS sono generalmente del tipo ermetico (Vrla, Batterie Regolate a Valvola) e possono
essere utilizzate in locali pubblici e uffici senza precauzioni particolari (Norme EN 50271-2, CEI 21-6). Queste batterie
hanno una durata che dipende dalle condizioni di utilizzo (es. temperatura ambiente non superiore a 25 °C), dal
numero di cicli di carica-scarica, dall’invecchiamento (3÷10 anni), dalle caratteristiche costruttive e dalla qualità delle
stesse. Nel caso venga richiesta elevata potenza, rendimento e durata (12÷20 anni), è possibile utilizzare batterie non
ermetiche (a vaso aperto), che però devono essere installate in un locale idoneo e richiedono una regolare
manutenzione per il rabbocco dell’elettrolita. L’uso delle batterie al nichel-cadmio ad un costo molto più elevato
consente normalmente prestazioni elettriche, temperature di esercizio, vita media di utilizzo (15÷20 anni) più
elevate.
Quanto consuma?
Di seguito viene presentata una tabella che mostra i valori medi della potenza apparente espressa in VA, assorbita
dai PC e da alcune periferiche tra le più comuni; questi valori sono in genere disponibili sui documenti che
accompagnano le apparecchiature.
Tabella 2 - Gli assorbimenti medi dei PC e relative periferiche
Utilizzatore
Potenza [VA]
Utlizzatore
Potenza [VA]
PC senza monitor
200
Stampante ad aghi 136 colonne
150
PC senza monitor
PC server di rete senza monitor
Monitor CRT a colori da 14"
Monitor CRT a colori da 17"
Monitor CRT a colori da 19÷21”
200
300
50
100
150
Stampante a getto d’inchiostro liquido
Stampante a getto d’inchiostro solido
Stampante laser A4
Stampante laser A3
Modem
250
330
900
1200
30
Monitor CRT monocromatico 14”
Terminale monocromatico
Terminale a colori da 14”
Stampante ad aghi 80 colonne
50
50
150
70
Fax a carta termica
Fax a carta comune
Plotter a penna A3
Plotter a penna A0
70
500
70
250
12
Le informazioni contenute nel presente documento sono tutelati dal diritto d’autore e possono essere usati solo in conformità alle norme vigenti. In particolare Voltimum Italia s.r.l. a socio Unico
si riserva tutti i diritti sulla scheda e su tutti i relativi contenuti.
Il materiale e i contenuti presentati nel sono stati attentamente vagliati e analizzati, e sono stati elaborati con la massima cura. In ogni caso errori, inesattezze e omissioni sono possibili.
Voltimum Italia s.r.l. a socio Unico declina qualsiasi responsabilità per errori ed omissioni eventualmente presenti nel sito.